Wie können wir intuitiv die Idee verstehen, dass der Druck der Flüssigkeit abnimmt, wenn die Geschwindigkeit der Flüssigkeit zunimmt?

Beispiel 1

Im obigen Beispielbild Beispiel 1 verstehe ich den Grund, warum der Druck abnimmt, wenn die Geschwindigkeit zunimmt. Der Grund wird von Richard Feynman wie folgt angegeben:

Die Geschwindigkeit v 2 muss auf jeden Fall überschritten werden v 1 um die gleiche Menge Wasser durch das schmalere Rohr zu bekommen. So beschleunigt sich das Wasser beim Übergang vom breiten zum schmalen Teil. Die Kraft, die diese Beschleunigung bewirkt, kommt vom Druckabfall.

Aber ich verstehe nicht, wie bei zunehmender Geschwindigkeit der Druck in jedem Fall abnimmt.

Zum Beispiel gibt Richard Feynmann auch das folgende Beispiel 2:

Beispiel 2:

Haben Sie schon einmal zwei Blätter Papier dicht aneinander gehalten und versucht, sie auseinanderzublasen? Versuch es! Sie kommen zusammen. Der Grund liegt natürlich darin, dass die Luft durch den engen Zwischenraum zwischen den Blechen eine höhere Geschwindigkeit hat als nach außen. Der Druck zwischen den Platten ist niedriger als der atmosphärische Druck, sodass sie zusammenkommen, anstatt sich zu trennen.

Wie verstehen wir dieses Phänomen in Beispiel 2 nur mit Hilfe der Newtonschen Gesetze, Kräfte, Energieerhaltung usw., wie in Beispiel 1 erklärt?

Können wir jeden Fall mit einem solchen Detail der Kräfte erklären, wie es im ersten Beispiel 1 erklärt wurde?

Zusammenfassend kann ich dieses Phänomen nicht intuitiv verstehen.

Könnte mir das jemand anhand von 5 verschiedenen Beispielen in verschiedenen Kontexten erklären, damit wir es intuitiv verstehen, warum das so passiert?

Derzeit scheint es in den meisten Fällen irgendwie magisch zu sein, dass der Druck abnimmt, wenn die Geschwindigkeit in einer Flüssigkeit zunimmt.

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Die Bernoullis-Gleichung ist im Grunde eine Energiebilanz. Wenn die Geschwindigkeit zunimmt, steigt die kinetische Energie und damit auch das Potential
ρ G H
gleich bleibt, muss der Druck abfallen

Antworten (1)

Das Beispiel, in dem sich die Blätter ständig nähern, zeigt, dass der Luftstrom, den wir normalerweise durch Blasen aus unserem Mund erzeugen, auf seinem Weg über eine beträchtliche Strecke Unterdruck hat.

Dies kann jedoch nicht einfach nur mit dem Satz von Bernoulli erklärt werden, da die Luft aus dem Blasmund einen höheren Summenwert der Terme der Bernoulli-Gleichung (in diesem Fall kinetische Energie pro Volumeneinheit + Druck) hat als die Luft, die die Blätter umgibt. Wir bringen neue Luft mit unterschiedlicher Strömung zwischen die Blätter, daher können wir die beiden Bernoullis-Gleichungen nicht gleichsetzen und daraus schließen, dass der Druck dort niedriger sein muss als der Druck außerhalb, weil die Geschwindigkeit zwischen den Blättern höher ist. Sie kann niedriger sein, wenn die Geschwindigkeit hoch genug ist. Was es oft ist, aber nur bis zu einer gewissen Entfernung, da sich die Strömung schließlich auflöst und sein Luftdruck ansteigt.

Das heißt, das Verhalten der Bleche sollte davon abhängen, wie genau die Luft zwischen sie geblasen wird und wo die Bleche festgehalten werden.

Übrigens ist die Bernoulli-Gleichung, obwohl sie nicht ausreicht, um die Bewegung der Blätter in diesem Experiment zu bestimmen, selbst wenn sie vollständig korrekt wäre, für Luftströmungen nicht ganz korrekt, da Luft ziemlich komprimierbar ist und eine ziemlich hohe effektive Viskosität hat. Aber die Gleichung kann oft noch verwendet werden, um grobe Schätzungen zu erhalten.

Wenn sich die Luftelemente auf ihrem Weg bewegen, werden sie langsamer, nehmen gewundenere Bahnen und erhöhen ihren Druck. Wenn die Bedingungen stimmen, kann der Druck in den späteren Stadien der Bewegung über dem atmosphärischen Druck liegen. Wenn wir die Blätter an dieser Stelle weiter vom Mund entfernt platzieren, sollte der erhöhte Druck sie auseinander bewegen. Ich weiß nicht, ob es möglich ist, dies mit einem Menschen zu demonstrieren, der die Luft bläst, aber mit einer starken Druckluftquelle scheint es möglich zu sein.

Wie können wir intuitiv die Idee verstehen, dass der Druck der Flüssigkeit abnimmt, wenn die Geschwindigkeit der Flüssigkeit zunimmt?
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